为什么带电圆环中心处电场线最密而场强为零

刘玉

(哈尔滨德强高中 黑龙江 哈尔滨 150036)

1 定性分析

图1 均匀带正电圆环内侧等势面

图2 均匀带正电圆环内侧电场线

2 新的疑问

对于均匀带电圆环，我们可以认为是由无数对关于圆心O对称的Δq组成的，我们又知道，等量同种点电荷连线中点场强应该为零，所以圆环的圆心O处的合场强为零．而由图2可见，沿半径，越靠近圆心处电场线越密集，那么电场强度怎么会突然在圆心处变为零呢？

3 建立模型

要回答这一问题，首先要知道图2的分布只是大量弯曲电场线的投影，有些电场线并不在平面内，它不能反映圆环平面内真实的电场线分布．

我们从最熟悉的等量同种正点电荷电场分布入手．事实上，圆环内侧的电场分布是如图3所示的两个正点电荷绕过O点的竖直轴，垂直纸面转动半周而形成的那样，是一个立体的分布.

图3 等量同种正点电荷电场线

显见O点无电场线，越远离O点靠近点电荷，电场线越密，即场强越大，由此说明用图2的画法代表圆环内侧的电场分布是错误的，应改为图4的画法．

图4 均匀带正电圆环内侧电场线

在图4中越靠近圆环电场线越密，沿半径越靠近圆心电场线越疏，这里不是电场线断了，而是沿半径越靠近圆心由于电场线的弯曲逐渐离开了这个平面的电场线越来越多，越靠近圆心电场线越来越疏，到圆心处最疏场强为零，这才符合客观实际．

4 结论综述

均匀带电圆环内侧平面内，等势面是以O点为圆心同心的圆，越靠近圆环越密，越靠近圆心越疏，沿半径向圆心电势逐渐降低到某一确定值．靠近圆环场强很大，沿半径向圆心电场强度逐渐减小，到圆心处减小到零．(电场线只是理想模型，实质上是电场这种物质到圆心处为零)．